摘要
钕铁硼(NdFeB)永磁材料因其优异的综合磁性能被广泛应用于各个领域，近年来新能源汽车、风力发电等行业发展迅速，稀土永磁电机作为重要部件，对钕铁硼永磁材料的需求量进一步增加。随之产生的问题是稀土元素Nd被大量消耗，造成钕铁硼永磁材料的价格日益上涨。利用高丰度稀土元素Ce进行Ce掺杂代替部分Nd元素来制造Nd(Ce)FeB永磁体，不仅能够降低磁体成本，而且可以平衡稀土资源的利用率，具有重要的经济及战略意义。 永磁电机的服役温度通常较高，有些领域的工作温度甚至高于200℃,这就要求NdFeB永磁体在高温下依旧能保持较高的矫顽力及矫顽力温度稳定性。晶界扩散技术是目前提升NdFeB永磁体矫顽力最常用、有效的方法。本文基于热压-热变形法制备了含高丰度稀土元素Ce的各向异性Nd(Ce)FeB永磁体，并通过晶界扩散提升了磁体的矫顽力及矫顽力温度稳定性。 以商业MQU-F快淬磁粉(NdFeB)和商业XQP07-05快淬磁粉(CeFeB)为原料，通过调整热压/热变形温度，制备了热压/热变形Nd(Ce)FeB磁体，最佳热压条件为70 MPa,675℃;最佳热变形条件为300 MPa，950℃。热压/热变形磁体的磁性能随着Ce含量的增加逐渐下降。Ce含量为0wt.％时，热变形磁体矫顽力、剩磁及剩磁比分别为1.545 T、1.258 T和0.869;Ce含量增加到40wt.％时，热变形磁体矫顽力、剩磁及剩磁比分别降至0.863 T、0.956 T和0.700。磁体的BSE-SEM结果显示，热变形磁体的主相晶粒为平行堆叠排列的片状晶，形成了良好的c轴取向织构，但主相晶粒周围的富Nd晶界相很少。 以无重稀土元素的低熔点合金Nd80Cu20合金为扩散源对热变形Nd(Ce)FeB磁体进行晶界扩散处理，扩散温度选取550℃～650℃。研究发现扩散温度越高，磁体矫顽力提升幅度越大，同时剩磁及剩磁比下降越明显。扩散温度为650℃时，Ce含量为0wt.％的扩散处理磁体矫顽力高达2.660 T,相比未扩散磁体提升了 72.2％;Ce含量为40wt.％的扩散处理磁体矫顽力达1.464 T，相比未扩散磁体提升了69.6％;扩散后磁体的矫顽力温度系数β明显增大。磁体的BSE-SEM结果显示，扩散后磁体晶粒几乎没有长大，主相晶粒依旧为平行堆叠排列的片状晶，磁体的取向织构保持良好。但扩散后磁体主相晶粒间的富Nd晶界相明显增多，并且均匀分布在主相晶粒周围，因此磁体的矫顽力大幅提高，也导致磁体的剩磁降低。 以含重稀土元素的合金Tb75Cu25为扩散源对热变形NdFeB磁体进行晶界扩散处理，扩散温度选取550℃～800℃。研究发现扩散温度≤650℃时，磁体扩散处理后矫顽力的提升幅度较小;扩散温度≥700℃后，磁体扩散处理后矫顽力的提升幅度显著增大，同时剩磁也明显降低。扩散温度为800℃时，扩散处理磁体矫顽力高达3.445 T,相比未扩散磁体提升了 123.0％;扩散后磁体的矫顽力温度系数β明显增大。磁体的BSE-SEM结果显示，扩散后磁体主相晶粒明显长大，但依旧为平行堆叠排列的片状晶，磁体的取向织构保持良好。扩散后磁体主相晶粒间的富稀土晶界相明显增多，并且均匀分布在主相晶粒周围，因此磁体的矫顽力大幅提高，也导致磁体的剩磁降低。
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